作者：米君良 杜锋

 

　　刘庄煤矿是一座国家首批智能化千万吨级矿井，同时也是一座煤与瓦斯突出矿井。矿井生产快与慢，瓦斯抽采是关键！近年来，该矿不断加大智能化矿山建设力度，矿井智能化水平不断提升，矿井生产效率与产能也得到了大幅地提高，这与瓦斯抽采新技术的应用密不可分。

 

　　攻坚克难，专研创新展才华

 

　　明知山有虎，偏向虎山行。该矿针对传统瓦斯抽采钻孔在“设计、施工、密封、抽采”等方面存在的问题进行攻关，总工程马守龙牵头成立了科研攻坚团队，该团队严格按照“两个根本”要求，围绕“零超限、零突出”的工作目标，积极促进并实现瓦斯治理标准化、智能化、科技化，为实现“四精”、打造“五化”提供支撑，使矿井瓦斯抽采技术产生“智”的蝶变。该技术已申报4项国家发明专利，并入选国家矿山安全监察局矿山安全生产科研攻关项目，并于2023年9月，荣获中煤集团第四届“创青春”青年风采展示大赛团体项目一等奖，其先进的技术理论与装备，为瓦斯治理智能化发展提供了重要的理论依据和技术保障，具有广泛的推广应用前景，对推进我国现代化矿井建设具有一定的社会意义和应用价值。

 

　　汇聚智慧，源头创新破瓶颈

 

　　由于井下煤层瓦斯地质规律及构造情况复杂、多变，造成传统钻孔设计盲目、低效、无针对性。该团队针对以上存在的问题，自主研发了一款“瓦斯抽采钻孔智能设计”客户端软件，该软件具备三维地质模型自动建立、抽采单元自动划分、钻孔类型自动决策等功能的钻孔智能设计系统，具有界面直观、操作便捷、实用性强等优势，实现了钻孔设计图纸的快速绘制及管理功能，有效突破了传统CAD制图盲目低效的“瓶颈”，极大提高了技术人员工作效率。

 

　　智能感知，随钻测量提效率

 

　　针对主流钻孔轨迹测定缺陷，该团队研发了随钻测量系统，该系统由钻头连接处钻杆、中继钻杆、普通钻杆以及尾部钻杆转接头组成。其中与钻头连接处的钻杆用于存放轨迹传感器、振动传感器、电池以及电路板，实现钻孔施工轨迹实时感知和数据上传等功能；中继钻杆用于存放中继电路板和电池；普通钻杆用于电磁线圈数据传输；与钻杆连接的转接头用于解析电磁传输出来的信号，并将解调出的信号通过WIFI的方式传输到井下环网中。做到随钻轨迹、煤岩性实时监测，达到抽采空白带动态分析与三维展示等功能的技术，实现了钻孔施工从“隐蔽工程”向“透明工程”的转变。

 

　　创新封孔，技术保安增效益

 

　　针对周世宁院士提出的“两堵一注”封孔工艺存在问题，该团队大胆创新，研发了动态密封材料及“三堵两注”封孔设备，并搭建动态封控效果分析与控制系统。

 

　　该工艺不但能使钻孔周围的裂隙得到充填，消除初期钻孔开孔时形成的漏气通道（裂隙）；而且让封孔材料进一步加固钻孔封孔段，保证钻孔封孔段的稳定，抑制钻孔封孔段周围再产生新的漏气通道（裂隙）。

 

　　在钻孔抽采期间，出现因采掘动压影响造成钻孔封孔段产生新裂隙时，采用黏液封孔材料对裂隙进行封堵处置，实现对钻孔的二次密封，有效提高钻孔抽采效果。该技术搭建了动态封孔效果分析与控制系统，解决了钻孔一次封孔后，动压影响下封孔段裂隙发育漏气，难以二次处置的问题，实现了钻孔连续动态密封及封孔效果实时监测、在线评价。

 

　　智能监测，高效安全作引领

 

　　对于传统矿井瓦斯抽采监测与调控存在的问题，该团队研发了瓦斯抽采管网智能调控软件系统，通过对瓦斯抽采管网中各传感器采集数据进行分析，以及迭代平差计算，实现管网解算、寻优，做到瓦斯抽采异常预警与分析，抽采方案、关键数据实时三端同步推送，实现对阀门以及抽采泵站的智能监测与调控。进一步提升了高瓦斯、突出矿井工作面的瓦斯综合治理能力，提高了矿井煤层瓦斯抽采智能化水平，降低了职工劳动强度，实现了矿井减人增效的目标。

 

　　在这个充满活力和创新的时代，创新正成为推动企业发展的重要力量。该技术自2022年全面应用以来，取得了巨大的经济效益，累计为矿井新增产值8000余万元，新创利税3000余万元，提高了高瓦斯、突出矿井瓦斯灾害治理效果，提升了瓦斯抽采的智能化水平，实现了矿井安全高效发展，为煤炭行业高质量发展奠定了坚实的基础。